黃水溝分洪樞紐溢洪堰底欄柵消能設(shè)計施工簡介

(新疆塔河流域巴音郭楞管理局解放二渠管理站，新疆 和靜 841300)

科學研究及工程設(shè)計

黃水溝分洪樞紐溢洪堰底欄柵消能設(shè)計施工簡介

董斌

(新疆塔河流域巴音郭楞管理局解放二渠管理站，新疆 和靜 841300)

黃水溝分洪樞紐溢洪堰底欄柵消能曾采用硅粉混凝土和鋪設(shè)橡膠的方式，但由于混凝土剛性材料與橡膠的連接及橡膠老化等原因，不能滿足要求。后采用鋼鉆桿，按水流方向縱排列布置于底板之上來抗沖砸，因鋼鉆桿強度極高，但造價不高，與鋼結(jié)構(gòu)和混凝土連接牢固，對巨石沖砸起到了十分滿意的效果。本文對此加以介紹。

鋼鉆桿；抗沖砸；消能設(shè)計施工

1 工程概述

黃水溝河位于新疆巴州和靜縣境內(nèi)，其源頭為巴音布魯克冰川，為山溪融雪性季節(jié)河流，年徑流量8億m3左右，1996年歷史最大洪水600m3/s左右。河流流經(jīng)巴倫臺峽谷，經(jīng)過約6km的平原沖積扇出谷至黃水溝分洪樞紐，沖積扇段河床地質(zhì)為戈壁土，其中夾帶大量的卵石，卵石直徑18～120cm不等，為周邊地區(qū)建筑卵石的原料地。

2 工程近年來運行情況

黃水溝分洪樞紐主體由西支泄洪閘及東支溢洪堰組成，其中溢洪堰設(shè)計流量280m3/s，其設(shè)計型式為寬頂溢流堰，消能設(shè)施為跌水加消力池的消能方式。自1996年以來，黃水溝進入洪水多發(fā)年份，給溢洪堰下游消能設(shè)施多次造成較大的水毀破壞，其原因主要是因為普通水工混凝土無法抵抗洪水挾帶大量卵石的沖砸力。曾經(jīng)采取的水毀改建措施為：?在消力池護坦表面造10cm厚的硅粉混凝土，但實際運行效果不理想；?混凝土底板上鋪設(shè)一層橡膠，起抗砸緩沖作用，但由于混凝土剛性材料與橡膠的連接及橡膠老化等原因，其耐久性無法滿足要求，最后也遭水毀。經(jīng)過多次的實踐摸索，最后采用石油勘探報廢的鋼鉆桿，沿水流方向縱排列于底板上，形成底欄柵，使水流及大石的沖砸直接作用于底鋼欄柵，來抗沖砸。其優(yōu)點是：鋼鉆桿強度極高，完全可抵卸巨石沖砸，且造價不高；混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的連接牢固，施工工藝簡便快捷。工程運行至今，經(jīng)過了數(shù)次較大洪水的考驗，至今完好，下游河床穩(wěn)定，取得了十分滿意的消能防沖砸效果。

3 溢洪堰及消能設(shè)計

3.1 溢洪堰尺寸

溢洪堰采用寬頂堰，按垂直式跌水墻形式設(shè)計，堰寬65cm，堰高按上下游自然穩(wěn)定河床高程差確定為250cm,溢洪堰基礎(chǔ)為150cm×60cm的矩形放大角設(shè)計。

3.2 確定消力底板的長度(按垂直式跌水墻計算)

垂直式跌水墻：跌落水舌長度Ld=4.30D0.27P，水舌后水深hp=D0.22P，收縮水深hc=0.54D0.425P，躍后水深hc11=1.66D0.27P，水躍長度Lj=(1.9hc11-hc)，則護坦長

Ls=Ld+0.8Lj

實際計算出護坦長Ls=3.80m，厚m=0.5m。

3.3 確定消力坎高度

根據(jù)已知單寬流量q、相應(yīng)的上下游水位、下游河道底高程等水力要素計算出消力坎高度為0.46m。同時，為防止消力池內(nèi)發(fā)生淤積，便于卵石等推移質(zhì)排泄，消力坎內(nèi)面設(shè)計成1∶2.5的傾斜坡度。

3.4 末端隔墻

消力池末端隔墻對整個溢洪堰的安全至關(guān)重要，為防止下游河床下切對主體工程造成破壞，消力池尾端采用深隔墻設(shè)計，按防沖計算確定隔墻深度為380cm、寬度為45cm。

3.5 護坦底欄柵(鋼鉆桿)結(jié)構(gòu)布置

護坦混凝土的抗沖砸防護問題是該工程重點考慮的問題。普通的水工混凝土無法長時間抵御大量毛石的沖砸，因此考慮在護坦表面布設(shè)鋼結(jié)構(gòu)來加強防護。經(jīng)對周邊鋼材料市場及廢品市場進行考察，選定用石油勘探報廢下來的鋼鉆桿作為防護材料，按欄柵形狀布置在護坦表面，具體布置如下：

a.在護坦上、下游兩邊沿垂直水流方向，分別預埋長40cm、間距80cm的10號槽鋼作為支撐，預埋深度25cm。

b.在兩邊預埋鋼構(gòu)件上分別焊接10號槽鋼(垂直水流方向)，槽鋼下底距底板3cm，以避免沖砸力直接作用于混凝土底板。

c.在兩個10號槽鋼間沿水流方向焊接φ73@150鉆桿,整體成一個欄柵。為加強整體欄柵結(jié)構(gòu)的剛性強度，在鉆桿中部加焊一道60mm×6mm的扁鋼。

4 溢洪堰施工

該工程混凝土強度等級為C20，采用二級級配，混凝土料坍落度控制在5cm以內(nèi)。溢洪堰主體、深隔墻鋼筋配置：主筋138φ12、構(gòu)造筋φ6@400，護坦按構(gòu)造配φ6@400網(wǎng)片。

a.為確保工程施工進度、工程質(zhì)量和施工安全，利用枯水季節(jié)抓緊主體工程的施工，采取先主體后零星、先深后淺、先地下后地上的平行交叉流水作業(yè)流程，先施工溢洪堰主體，再施工深隔墻，然后澆筑護坦，最后安裝鋼結(jié)構(gòu)?；炷翝仓r，按規(guī)范許可范圍，加入15%左右的毛石。

b.深隔墻基礎(chǔ)開挖到位后，在基礎(chǔ)一頭設(shè)臨時集水坑進行排水，使地下水位降至基礎(chǔ)底高程以下。

c.鋼結(jié)構(gòu)焊接前先檢查接口、組裝間隙是否符合要求，定位焊是否牢固。要求焊縫周圍不得有油污、銹物等，定位焊后圓周進行滿焊。

5 結(jié) 語

該工程自2000年改造完成至今，運行正常，期間經(jīng)歷了數(shù)次較大洪水考驗，工程運行狀況良好，消能效果非常令人滿意，解決了消能底板抗沖砸及下游河床因消能不完全而下切的問題。筆者認為，采用此種鉆桿底欄柵消能的方式不失為一種施工簡便、經(jīng)濟實用的方法，可為具有相同水文地質(zhì)條件工程的設(shè)計施工提供一種思路。

IntroductionofBottomGridEnergyDissipationDesignandConstructionofHuangshuigouFloodDiversionHingeSpillwayWeir

DONG Bin

(XinjiangTaheRiverBasinBayinguolengAuthorityLiberationNo. 2ChannelManagementStation,Hejing841300,China)

Silica powder concrete and rubber laying mode were adopted in Huangshuigou Flood Diversion Hinge Spillway Weir Bottom Grid Energy Dissipation Project. However, the method can not meet the requirements due to connection between concrete rigid materials and rubber, rubber aging and other reasons. Steel drill rods were adopted, which are arranged vertically and transversely on the bottom board according to water flow direction for resisting crash. Steel drill rods can sufficiently resist crash of huge stone since they have extremely high strength, low cost and firm connection with steel structure and concrete. Concrete conditions will be introduced in the paper.

steel drill rod; crash resistance; design and construction of energy dissipation

TV673

A

1673-8241(2014)1-0048-02